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Modélisation et simulation par éléments finis. J. Cugnoni , LMAF / EPFL, 2013. Objectifs. Transmettre les bases techniques et méthodologiques utiles à la réalisation d' études par éléments finis de problèmes concrets de mécanique des solides et des structures

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Modélisation et simulation par éléments finis

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Presentation Transcript


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Modélisation et simulation par éléments finis

J. Cugnoni , LMAF / EPFL, 2013


Objectifs l.jpg

Objectifs

  • Transmettre les bases techniques et méthodologiques utiles à la réalisation d'études par éléments finis de problèmes concrets de mécanique des solides et des structures

  • Au travers d’exercices pratiques, développer une vision critique des possibilités et des limitations de ces méthodes numériques et des logiciels existants.


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Acquis d’apprentissage

A la fin du cours, vous devrez être capable de:

  • Appliquer une méthodologie de modélisation rigoureuse à un problème concret donné à partir d’un cahier des charges

  • Réaliser une analyse par éléments finis à l’aide du logiciel Abaqus et rédiger un rapport d’étude complet

  • Expliquer les grands principes de la modélisation par éléments finis en élasticité linéaire et justifier les choix de modélisation réalisés (type d’éléments, conditions limites, modèles de matériau, critères).


Examens l.jpg

Examens

L’acquisition du contenu sera vérifiée à la fin du semestre par un examen écrit durant lequel vous devrez individuellement :

  • Réaliser une étude par éléments finis à partir d’un cahier des charges fourni et une géométrie fournie à l’aide du logiciel de simulation Abaqus 6.8

  • Rédiger un rapport d’étude complet incluant la description et la justification des hypothèses de modélisation utilisée, l’approche de simulation choisie, et l’analyse des résultats obtenus.


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Organisation

  • Pré-requis:

    • Bachelor: Méthode des éléments finis. Th. Gmür

  • Approche du cours:

    • Théorie et exercices entremêlés

    • Apprendre à utiliser un logiciel EF : Abaqus

    • Application à des cas « concrets » : thématiques

    • Préparation aux projets / études industrielles: méthode & sens critique

  • Questions pratiques:

    • 40 licences Abaqus / 40 postes , Salle CM 1 103 => former des groupes

    • Support de cours / exos / tutoriels:

      http://lmafsrv1.epfl.ch/CoursEF

  • Pour approfondir:

    • Master: Dynamique numérique des solides et des structures, Th. Gmür


Slide6 l.jpg

Plan du cours 2013


Slide7 l.jpg

Travail individuel et Compétences à acquérir


Mini projets l.jpg

Mini projets

  • Objectif:

    • Mettre en pratique le contenu du cours de manière autonome et approfondie

    • Réaliser une étude complète d’un système mécanique de votre choix

  • Organisation:

    • Déroulement en parallèle du cours

    • Travail par groupes de 2 personnes (modulable en fonction de la complexité du sujet)

  • Démarche:

    • identifier un problème à étudier et le documenter (p.ex projet ingénierie simultanée ou autre projet perso.)

    • rédiger un cahier des charges d’étude

    • modéliser la géométrie

    • modélisation et simulation par éléments finis

    • analyse, discussion, rédaction du rapport d’étude


Mini projets planning l.jpg

Mini projets : planning


Mini projet l.jpg

Mini-projet

  • Règles:

    • Le projet doit représenter ~ 14 heures de travail effectif par personne, hors heures de contact

    • Evaluation sur la base du rapport de projet.

      • Excellent projet => 1 point bonus sur la note finale

      • Projet « Suffisant » => 0.5 pt bonus

      • Projet insuffisant ou non rendu => 0 bonus

    • Travail réparti équitablement dans le groupe, évaluation commune.

    • Documentation: Utilisation possible de toutes les ressources documentaires y compris web, mais les sources doivent être citées; Pas de plagiat !

    • Sujet en relation avec un autre cours / TP / projet ou hobbie.

    • Heure de projet (18-19h) = heure de contact pour questions/ réponses


Exemples de mini projets l.jpg

Exemples de mini-projets

Voirhttp://lmafsrv1.epfl.ch/CoursEF2011/MiniProjets/presentations-cdc/


Mod lisation simulation ef l.jpg

Perturbations(charges)

entrée

Modèle

sortie

Réponses

Modélisation / simulation EF

  • Modèle = Abstraction de la réalité dans un but précis

  • Expérience = « Stimuler / perturber » un système pour en évaluer ses réponses

  • Simulation = Expérience virtuelle = « Perturber / stimuler » un modèle du système pour en évaluer ses réponses


D marche de mod lisation simulation l.jpg

Démarche de modélisation / simulation

Cahier des charges d’étude (CDC)

Quelles Simulations faut il réaliser et comment?

Modélisation Physique( FE, FV, FD )

Modélisation des cas de charges

Modélisation GéométriqueCAO (CAD)

Modélisation

Etude convergence

Validation

Analyse desrésultats etrépondre au CDC

Optimisation, itérations design,

Étude paramétrique

Simulation


Ef applications pratiques l.jpg

EF: applications pratiques

Décision D35


Ef applications pratiques15 l.jpg

EF: applications pratiques

CERN, LHC, ATLAS, SCT detector


Ef applications pratiques16 l.jpg

EF: applications pratiques

Projet SwissCube (pico satellite 1 dm3)

420 Hz

555 Hz


Ef applications pratiques17 l.jpg

EF: applications pratiques

Isolateurs Composite

Composites Metal-céramique


Biom canique l.jpg

Biomécanique


R f rences l.jpg

Références

  • Documents & exercices sur http://lmafsrv1.epfl.ch/CoursEF

  • Méthode des éléments finis en mécanique des structures , Th. Gmür, PPUR, collection enseignement

  • Dynamique des structures: Analyse modale numérique des systèmes mécaniques, Th. Gmür, PPUR, collection enseignement

  • FiniteElementMethod: A Practical Course G.R. Liu, Livre online sur http://library.epfl.ch (*)

  • FiniteElementMethod, Volume 1 – 3, Zienkiewicz, Taylor , Livre online sur http://library.epfl.ch (*)

  • Abaqus Documentation: installé en CM103 ou sur http://lmafsrv1.epfl.ch:2080 (*)

    (* accès local EPFL ou VPN)


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